JP2006249950A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 空燃比のリッチ化を行う際に吸入空気量を適切に制御し、大気圧が低い場合における機関出力トルク変動の増加、及びＮＯｘ発生量の増加を防止することができる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】 空燃比リッチ化を行うときは、機関運転状態に応じてスロットル弁１３の目標開度のマップ値ＴＨＭＡＰを算出し、マップ値ＴＨＭＡＰから目標開度ＴＨＣＭＤが算出される（Ｓ３４〜Ｓ３８）。目標開度ＴＨＣＭＤは、スロットル弁１３を閉じ方向に制御する値に設定されており、吸入空気量が減少する方向に制御される。大気圧ＰＡ及び大気温度ＴＡに応じて補正係数ＫＰＡＴＨ及びＫＴＡＴＨが算出され、目標開度ＴＨＣＭＤがこれらの補正係数により補正される（Ｓ３９〜Ｓ４１）。
【選択図】 図３

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に排気系に排気を浄化する排気浄化装置を備える内燃機関の制御装置に関する。

機関の燃焼室で燃焼する混合気の空燃比を理論空燃比よりリーン側に設定するリーンバーン運転を行うと、ＮＯｘの排出量が増加する傾向がある。そのため、機関の排気系にＮＯｘ浄化装置を設け、ＮＯｘの排出量を低減する技術が、例えば特許文献１に示されている。排気系にＮＯｘ浄化装置を備えた機関では、リーンバーン運転のみを長時間継続して行うと、ＮＯｘ浄化装置に吸収されたＮＯｘ量が飽和する。したがって、ＮＯｘ浄化装置に吸収されたＮＯｘを還元するために、比較的短時間の空燃比リッチ化を行う必要がある。

この空燃比リッチ化を実行すると、機関の出力トルクが急激に増加し、トルクショックが発生するため、特許文献１に示された装置では、この空燃比リッチ化を行う際に、機関に供給する燃料を増量するとともに、機関の吸入空気量を減少させる制御が行われる。これにより、ＮＯｘを還元するための空燃比リッチ化を実行する際のトルクショックを抑制することができる。

特許第３２１１５２０号公報

しかしながら、上記従来の装置では、高地や気温の高い地域での大気圧の低下の影響が考慮されていないため、以下のような課題がある。
図７は、時刻ｔ０から空燃比リッチ化を開始した場合における、スロットル弁開度ＴＨ、吸入空気量ＧＡＩＲ（質量流量）、出力トルクＴＲＱ、及びＮＯｘ発生量ＱＮＯｘの推移を示すタイムチャートである。この図において、実線は、大気圧が標準状態（１０１３ｈＰａ）にあるときの特性を示し、破線は、大気圧が標準状態より低いときの特性を示す。時刻ｔ０に空燃比リッチ化が開始されると、同図（ａ）に示すように、スロットル弁が閉じ方向に制御される。その結果、同図（ｂ）に示すように、吸入空気量ＧＡＩＲが減少するが、大気圧が低いときは、標準状態に比べて減少速度が大きく、また定常状態に移行後においては実吸入空気量が目標吸入空気量ＧＡＣＭＤより小さくなってしまう。そのため、同図（ｃ）に示すように、出力トルクＴＲＱが低下するという課題が発生する。さらに、排気圧が低下し、それによって排気還流率が低下するため、同図（ｄ）に示すように、ＮＯｘ発生量ＱＮＯｘが増加するという課題も発生する。

本発明はこの点に着目してなされたものであり、空燃比のリッチ化を行う際に吸入空気量を適切に制御し、大気圧が低い場合における機関出力トルク変動の増加、及びＮＯｘ発生量の増加を防止することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、内燃機関（１）の吸気系（２）に設けられ、前記機関（１）に吸入される空気の量（ＧＡＩＲ）を制御する吸入空気量制御手段（１３，６，８）と、前記機関の排気系（４）に設けられた排気浄化手段（１６）と、前記排気系（４）に還元剤を供給する還元剤供給手段（１２，２０）とを備えた内燃機関の制御装置において、大気圧（ＰＡ）を検出する大気圧検出手段（２７）と、前記還元剤供給手段により還元剤が供給されるときに、前記機関に吸入される空気量（ＧＡＩＲ）を、検出された大気圧（ＰＡ）に応じて前記吸入空気量制御手段により減少させる吸入空気量減少手段（２０）とを備えることを特徴とする。

前記機関の吸気温度（ＴＡ）を検出する吸気温度センサ（２８）をさらに備え、前記吸入空気量減少手段は、検出される大気圧（ＰＡ）及び吸気温度（ＴＡ）に応じて前記吸入空気量（ＧＡＩＲ）を減少させることが望ましい。この場合、大気圧（ＰＡ）が低下するほど、また吸気温度（ＴＡ）が上昇するほど、吸入空気量制御手段の制御量（ＴＨ，ＬＡＣＴ，ＶＯ）を、吸入空気量（ＧＡＩＲ）が増加する方向に補正することが望ましい。

前記吸入空気量制御手段は、例えば前記吸気系に設けられたスロットル弁（１３）であり、大気圧（ＰＡ）が低下するほど、また吸気温度（ＴＡ）が上昇するほど、スロットル弁開度（ＴＨ）を増加方向に補正する。
前記機関が、排気を吸気系に還流する排気還流通路（５）と、排気還流通路（５）に設けられた排気還流制御弁（６）とを備える場合には、前記吸入空気量制御手段は、該排気還流量制御弁（６）を含む。このとき、排気還流制御弁の開度（ＬＡＣＴ）は、前記機関の実吸入空気量（ＧＡＩＲ）が目標吸入空気量（ＧＡＣＭＤ）と一致するように制御される。そして、前記目標吸入空気量（ＧＡＣＭＥ）は、前記還元剤供給手段により還元剤が供給されるときに、大気圧（ＰＡ）が低下するほど、また吸気温度（ＴＡ）が上昇するほど、減少させるように補正することが望ましい。目標吸入空気量（ＧＡＣＭＤ）を減少方向に補正すると、排気還流制御弁の開度（ＬＡＣＴ）は、増加方向に補正される。

前記機関が、可変ベーンを有する過給機（８）を備える場合には、前記吸入空気量制御手段は、この可変ベーンを含む。このとき、前記可変ベーンの開度（ＶＯ）は、前記還元剤供給手段により還元剤が供給されるときに、大気圧（ＰＡ）が低下するほど、また吸気温度（ＴＡ）が上昇するほど、増加させるように補正することが望ましい。

請求項１に記載の発明によれば、排気系に還元剤が供給されるときに、検出された大気圧に応じて機関の吸入空気量が減少される。大気圧が低下するほど、吸入空気量制御手段の制御量を、吸入空気量を増加させる方向に補正することにより、大気圧が低い状態における、実吸入空気量の減少を防止し、トルク変動やＮＯｘ排出量の増加を防止することができる。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる内燃機関（以下「エンジン」という）及びその制御装置の全体構成を示す図である。エンジン１は、シリンダ内に燃料を直接噴射するディーゼルエンジンであり、各気筒に燃料噴射弁１２が設けられている。燃料噴射弁１２は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）２０に電気的に接続されており、燃料噴射弁１２の開弁時期及び開弁時間は、ＥＣＵ２０により制御される。

エンジン１は、吸気管２、排気管４、及びターボチャージャ８を備えている。ターボチャージャ８は、排気の運動エネルギにより駆動されるタービン１０と、タービン１０により回転駆動され、吸気の圧縮を行うコンプレッサ９とを備えている。

タービン１０は、複数の可変ベーン（図示せず）を備えており、可変ベーンのの開度（以下「ベーン開度」という）ＶＯを変化させることにより、タービン回転数（回転速度）を変更できるように構成されている。タービン１０のベーン開度ＶＯは、ＥＣＵ２０により電磁的に制御される。より具体的には、ＥＣＵ２０は、デューティ比可変の制御信号をタービン１０に供給し、これによってベーン開度ＶＯを制御する。ベーン開度ＶＯを増加させると、タービン１０の効率が向上し、タービン回転数は増加する。その結果、過給圧が増加する。

吸気管２内の、コンプレッサ９の下流には吸入空気量を制御するスロットル弁１３が設けられている。スロットル弁１３は、アクチュエータ１４により駆動され、アクチュエータ１４は、ＥＣＵ２０に接続されている。スロットル弁１３の開度ＴＨは、ＥＣＵ２０により制御される。

吸気管２は、スロットル弁１３の下流側において各気筒に対応して分岐し、分岐した吸気管２のそれぞれは、２つの吸気ポート２Ａ，２Ｂに分岐する。なお、図１には１つの気筒に対応する構成のみが示される。
エンジン１の各気筒には、２つの吸気弁（図示せず）及び２つの排気弁（図示せず）が設けられている。２つの吸気弁により開閉される吸気口（図示せず）は吸気ポート２Ａ，２Ｂのそれぞれに接続されている。

また、吸気ポート２Ｂ内には、当該吸気ポート２Ｂを介して吸入される空気量を制限してエンジン１の燃焼室にスワールを発生させるスワール制御弁（以下「ＳＣＶ」という）１５が設けられている。ＳＣＶ１５は、電動モータ（図示せず）によって駆動されるバタフライ弁であり、その弁開度はＥＣＵ２０により制御される。

排気管４と、吸気管２のスロットル弁１３の下流側との間には、排気を吸気管２に還流する排気還流通路５が設けられている。排気還流通路５には、排気還流量を制御するための排気還流制御弁（以下「ＥＧＲ弁」という）６が設けられている。ＥＧＲ弁６は、ソレノイドを有する電磁弁であり、その弁開度はＥＣＵ２０により制御される。ＥＧＲ弁６には、その弁開度（弁リフト量）ＬＡＣＴを検出するリフトセンサ７が設けられており、その検出信号はＥＣＵ２０に供給される。排気還流通路５及びＥＧＲ弁６より、排気還流機構が構成される。ＥＧＲ弁６は、デューティ比可変の制御信号により、弁開度ＬＡＣＴが、エンジン運転状態に応じて設定される弁開度指令値ＬＣＭＤと一致するように制御される。

吸気管２には、吸入空気量ＧＡＩＲ（単位時間当たりにエンジン１に吸入される空気量）を検出する吸入空気量センサ２１と、コンプレッサ９の下流側の過給圧ＢＰＡを検出する過給圧センサ２２とが取り付けられており、これらの検出信号はＥＣＵ２０に供給される。

排気管４の、タービン１０の下流側には、粒子状物質フィルタ１１及びＮＯｘ浄化装置１６が設けられている。粒子状物質フィルタ１１は、排気中に含まれる炭素を主成分とする粒子状物質であるスート（soot）を捕集する。ＮＯｘ浄化装置１６は、ＮＯｘを吸着するＮＯｘ吸着剤及び酸化、還元を促進するための触媒を内蔵する。ＮＯｘ浄化装置１６は、燃焼室内の混合気の空燃比が理論空燃比よりリーン側に設定され、排気中の酸素濃度が比較的高く、還元剤（ＨＣ及びＣＯ）濃度が酸素濃度より低い排気リーン状態においては、ＮＯｘを吸着する一方、逆に燃焼室内の混合気の空燃比が理論空燃比よりリッチ側に設定され、排気中の酸素濃度が比較的低く、還元剤濃度が酸素濃度より高い排気リッチ状態においては、吸着したＮＯｘを還元剤により還元し、窒素ガス、水蒸気及び二酸化炭素として排出するように構成されている。

ＮＯｘ吸着剤のＮＯｘ吸着能力の限界、すなわち最大ＮＯｘ吸着量まで、ＮＯｘを吸着すると、それ以上ＮＯｘを吸着できなくなるので、適時ＮＯｘを還元するために空燃比のリッチ化を実行する。この空燃比のリッチ化は、燃料噴射弁１２から噴射される燃料量の増量と主としてスロットル弁１３による吸入空気量の減量とによって行われる。なお本実施形態では、空燃比をリッチ化するときにおける吸入空気量の調整は、スロットル弁１３だけでなく、ＥＧＲ弁６の開度、過給圧制御、及びＳＣＶ１５の制御を併用して行われる。空燃比のリッチ化により、還元剤が排気管４に供給される。

また、粒子状物質フィルタ１１の上流側には、比例型空燃比センサ（以下「ＬＡＦセンサ」という）２３及び排気圧ＰＥＸを検出する排気圧センサ２４が設けられている。ＬＡＦセンサ２３は排気中の酸素濃度（空燃比）にほぼ比例した検出信号をＥＣＵ２０に供給する。排気圧センサ２４は、排気圧ＰＥＸを示す検出信号をＥＣＵ２０に供給する。

さらに、エンジン１により駆動される車両のアクセルペダル（図示せず）の操作量（以下「アクセルペダル操作量」という）ＡＰを検出するアクセルセンサ２５、エンジン１のクランク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位置センサ２６、大気圧ＰＡを検出する大気圧センサ２７、及び吸気温度ＴＡを検出する吸気温度センサ２８が設けられている。これらのセンサの検出信号は、ＥＣＵ２０に供給される。

クランク角度位置センサ２６は、エンジン１の特定の気筒の所定クランク角度位置でパルス（以下「ＣＹＬパルス」という）を出力する気筒判別センサ、各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）に関し所定クランク角度前のクランク角度位置で（４気筒エンジンではクランク角１８０度毎に）ＴＤＣパルスを出力するＴＤＣセンサ及びＴＤＣパルスより短い一定クランク角周期（例えば３０度周期）でＣＲＫパルスを発生するＣＲＫセンサから成り、ＣＹＬパルス、ＴＤＣパルス及びＣＲＫパルスがＥＣＵ２０に供給される。これらのパルスは、燃料噴射制御及びエンジン回転数（エンジン回転速度）ＮＥの検出に使用される。

ＥＣＵ２０は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理ユニット（以下「ＣＰＵ」という）、ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路、燃料噴射弁１２、ＥＧＲ弁６、タービン１０、アクチュエータ１４などに制御信号を供給する出力回路等から構成される。

エンジン１は、通常は空燃比を理論空燃比よりリーン側に設定して運転され、上記空燃比リッチ化を行うときは、空燃比が理論空燃比よりリッチ側に設定される。

図２及び図３は、エンジン１の吸入空気量を制御する処理のフローチャートである。この処理は、ＴＤＣパルスに同期してＥＣＵ５のＣＰＵで実行される。
図２のステップＳ１１〜Ｓ１９が、タービン１０のベーン開度ＶＯを制御する過給圧制御（ＶＮＴ制御）に対応し、ステップＳ２１〜Ｓ２９がＥＧＲ弁６の開度を制御する排気還流制御（ＥＧＲ制御）に対応し、図３のステップＳ３１〜Ｓ４１がスロットル弁１３の開度を制御するスロットル弁開度制御（ＤＢＷ制御）に対応し、ステップＳ５１〜５５がＳＣＶ１５の開度を制御するＳＣＶ開度制御（ＳＣＶ制御）に対応する。

ステップＳ１１では、排気圧ＰＥＸに応じて図４に示すＫＢＰＡテーブルを検索し、補正係数ＫＢＰＡを算出する。ＫＢＰＡテーブルは、排気圧ＰＥＸが低くなるほど、補正係数ＫＢＰＡが増加するように設定されている。排気圧ＰＥＸが低下すると、ベーン開度ＶＯが同一であるときは、過給圧は上昇する。そこで後述するステップＳ１９でベーン開度基本値ＶＮＴＭＡＰを補正係数ＫＢＰＡにより補正し、標準状態（ＰＥＸ＝１０１３ｈＰａ）と同一の過給圧が得られるようにしている。

ステップＳ１２では、リッチ化フラグＦＲＳＰが「１」であるか否かを判別する。リッチ化フラグＦＲＳＰは、空燃比リッチ化を行うとき「１」に設定される。ＦＲＳＰ＝０であって通常運転中であるときは、エンジン運転状態、具体的にはアクセルペダル操作量ＡＰ及びエンジン回転数ＮＥに応じて、第１ベーン開度マップ値ＶＮＴＭＡＰ１を算出し（ステップＳ１３）、ベーン開度基本値ＶＮＴＭＡＰを、第１ベーン開度マップ値ＶＮＴＭＡＰ１に設定する（ステップＳ１４）。その後、ステップＳ１９に進む。これにより、ベーン開度基本値ＶＮＴＭＡＰは、通常運転に適した値に設定される。

ステップＳ１２で、ＦＲＳＰ＝１であって空燃比リッチ化運転中であるときは、エンジン運転状態、具体的にはアクセルペダル操作量ＡＰ及びエンジン回転数ＮＥに応じて、第２ベーン開度マップ値ＶＮＴＭＡＰ２を算出する（ステップＳ１５）。ステップＳ１６では、大気圧ＰＡに応じて図５（ａ）に示すＫＰＡＶＮＴテーブルを検索し、ＶＮＴ大気圧補正係数ＫＰＡＶＮＴを算出する。ＫＰＡＶＮＴテーブルは、大気圧ＰＡが低下するほど、ＶＮＴ大気圧補正係数ＫＰＡＶＮＴが増加するように設定されている。続くステップＳ１７では、吸気温度ＴＡに応じて図５（ｂ）に示すＫＴＡＶＮＴテーブルを検索し、ＶＮＴ吸気温度補正係数ＫＴＡＶＮＴを算出する。ＫＴＡＶＮＴテーブルは、吸気温度ＴＡが上昇するほど、ＶＮＴ吸気温度補正係数ＫＴＡＶＮＴが増加するように設定されている。

ステップＳ１８では、下記式（１）に第２ベーン開度マップ値ＶＮＴＭＡＰ２、ＶＮＴ大気圧補正係数ＫＰＡＶＮＴ、及びＶＮＴ吸気温度補正係数ＫＴＡＶＮＴを適用し、ベーン開度基本値ＶＮＴＭＡＰを算出する。その後、ステップＳ１９に進む。
ＶＮＴＭＡＰ＝ＶＮＴＭＡＰ２×ＫＰＡＮＶＴ×ＫＴＡＶＮＴ （１）
第２ベーン開度マップ値ＶＮＴＭＡＰ２は、同一のエンジン運転状態においては、第１ベーン開度マップ値ＶＮＴＭＡＰ１より小さいな値（過給圧を低下させる値）に設定されている。また、第２ベーン開度マップ値ＶＮＴＭＡＰ２を、ＶＮＴ大気圧補正係数ＫＰＡＶＮＴ及びＶＮＴ吸気温度補正係数ＫＴＡＶＮＴにより補正することにより、ベーン開度基本値ＶＮＴＭＡＰが算出されるので、大気圧ＰＡ及び吸気温度ＴＡに拘わらず、ベーン開度ＶＯを空燃比リッチ化運転に適した値に設定することができる。すなわち、空燃比リッチ化を行うときは、ベーン開度ＶＯは、大気圧ＰＡが低下するほど、また吸気温度ＴＡが上昇するほど、増加するように補正される。これにより、大気圧ＰＡの低下または吸気温度ＴＡの上昇による実質的な吸入空気量の減少を防止することができる。

ステップＳ１９では、ベーン開度基本値ＶＮＴＭＡＰに補正係数ＫＢＰＡを乗算することにより、ベーン開度指令値ＶＮＴＣＭＤを算出する。
タービン１０のベーン開度ＶＯは、このベーン開度指令値ＶＮＴＣＭＤと一致するように制御される。

ステップＳ２１では、ステップＳ１２と同様にリッチ化フラグＦＲＳＰが「１」であるか否かを判別する。ＦＲＳＰ＝０であるときは、エンジン運転状態、具体的にはアクセルペダル操作量ＡＰ及びエンジン回転数ＮＥに応じて、第１目標吸入空気量ＧＡＣＭＤ１を算出し（ステップＳ２２）、目標吸入空気量ＧＡＣＭＤを第１目標吸入空気量ＧＡＣＭＤ１に設定する（ステップＳ２３）。その後、ステップＳ２８に進む。

ステップＳ２１でＦＲＳＰ＝１であるときは、エンジン運転状態、具体的にはアクセルペダル操作量ＡＰ及びエンジン回転数ＮＥに応じて、第２目標吸入空気量ＧＡＣＭＤ２を算出する（ステップＳ２４）。第２目標吸入空気量ＧＡＣＭＤ２は、同一の運転状態において第１目標吸入空気量ＧＡＣＭＤ１より小さな値に設定されている。

ステップＳ２５では、大気圧ＰＡに応じて図５（ｃ）に示すＫＰＡＧＡＩＲテーブルを検索し、ＧＡＩＲ大気圧補正係数ＫＰＡＧＡＩＲを算出する。ＫＰＡＧＡＩＲテーブルは、大気圧ＰＡが低下するほど、ＧＡＩＲ大気圧補正係数ＫＰＡＧＡＩＲが減少するように設定されている。続くステップＳ２６では、吸気温度ＴＡに応じて図５（ｄ）に示すＫＴＡＧＡＩＲテーブルを検索し、ＧＡＩＲ吸気温度補正係数ＫＴＡＧＡＩＲを算出する。ＫＴＡＧＡＩＲテーブルは、吸気温度ＴＡが上昇するほど、ＧＡＩＲ吸気温度補正係数ＫＴＡＧＡＩＲが減少するように設定されている。

ステップＳ２７では、下記式（２）に第２目標吸入空気量ＧＡＣＭＤ２、ＧＡＩＲ大気圧補正係数ＫＰＡＧＡＩＲ、及びＧＡＩＲ吸気温度補正係数ＫＴＡＧＡＩＲを適用し、目標吸入空気量ＧＡＣＭＤを算出する。その後ステップＳ２８に進む。
ＧＡＣＭＤ＝ＧＡＣＭＤ２×ＫＰＡＧＡＩＲ×ＫＴＡＧＡＩＲ （２）

ステップＳ２８では、検出される吸入空気量ＧＡＩＲが目標吸入空気量ＧＡＣＭＤと一致するように、ＥＧＲ弁６の弁開度指令値ＬＣＭＤの設定し、弁開度ＬＡＣＴが弁開度指令値ＬＣＭＤと一致するように、ＥＧＲ弁６の制御を行う。

ステップＳ２５〜Ｓ２７により、空燃比リッチ化を行うときは、大気圧ＰＡが低下するほど、また吸気温度ＴＡが上昇するほど、目標吸入空気量ＧＡＣＭＤが減少方向に補正される。したがって、ＥＧＲ弁６の弁開度指令値ＬＣＭＤは、大気圧ＰＡが低下するほど、また吸気温度ＴＡが上昇するほど増加し、弁開度ＬＡＣＴも増加方向に補正される。これにより、大気圧ＰＡの低下または吸気温度ＴＡの上昇による実質的な吸入空気量の減少を防止することができる。

図３のステップＳ３１では、リッチ化フラグＦＲＳＰが「１」であるか否かを判別する。ＦＲＳＰ＝０であるときは、スロットル弁１３の目標開度ＴＨＣＭＤを全開開度ＴＨＭＡＸに設定する（ステップＳ３２）。ＦＲＳＰ＝１であるときは、エンジン運転状態、具体的にはアクセルペダル操作量ＡＰ及びエンジン回転数ＮＥに応じて、空燃比リッチ化運転用の目標開度マップ値ＴＨＭＡＰを算出する（ステップＳ３３）。目標開度マップ値ＴＨＭＡＰは、全開開度ＴＨＭＡＸより小さな値に設定されており、スロットル弁開度ＴＨは、減少方向に制御される。

ステップＳ３４では、吸入空気量ＧＡＩＲが目標吸入空気量ＧＡＣＭＤに収束したか否かを判別する。ステップＳ３４の答が否定（ＮＯ）であるときは、検出される過給圧ＢＰＡと、目標過給圧ＢＰＣＭＤとの偏差ΔＢＰＡ（＝ＢＰＡ−ＢＰＣＭＤ）を算出する（ステップＳ３５）。なお、目標過給圧ＢＰＣＭＤは、アクセルペダル操作量ＡＰ及びエンジン回転数ＮＥに応じて設定されたマップを検索して算出される。

ステップＳ３６では、偏差ΔＢＰＡに応じて、補正量ΔＴＨ１を算出する。補正量ΔＴＨ１は、偏差ΔＢＰＡ及び吸入空気量ＧＡＩＲに応じて予め設定されているΔＴＨ１マップを検索することにより、または下記式（３）により、算出される。すなわち、補正量ΔＴＨ１は、偏差ΔＢＰＡが増加するほど、また吸入空気量ＧＡＩＲが増加するほど、大きな値に設定される。
ΔＴＨ１＝Ｋｔｈ×ΔＢＰＡ×ＧＡＩＲ （３）
ここで、Ｋｔｈは、スロットル弁１３の形状によって決まる流量補正係数である。

ステップＳ３７では、目標開度マップ値ＴＨＭＡＰから補正量ΔＴＨ１を減算することにより、目標開度ＴＨＣＭＤを算出する。すなわち、空燃比リッチ化運転を行うときは、吸入空気量ＧＡＩＲが目標吸入空気量ＧＡＣＭＤに収束するまでの期間内は、目標開度ＴＨＣＭＤが、目標開度マップ値ＴＨＭＡＰを補正量ΔＴＨ１だけ減少方向に補正した値に設定される。その後ステップＳ３９に進む。

ステップＳ３４の答が肯定（ＹＥＳ）であって、吸入空気量ＧＡＩＲが目標吸入空気量ＧＡＣＭＤに収束したときは、下記式（４）により、目標開度ＴＨＣＭＤを算出する（ステップＳ３８）。
ＴＨＣＭＤ＝（１−α）×ＴＨＣＭＤ（ｎ−１）＋α×ＴＨＭＡＰ （４）
ここで、αは０から１の間の値に設定される所定係数、ＴＨＣＭＤ（ｎ−１）は、目標開度の前回算出値である。
式（４）により、目標開度ＴＨＣＭＤは、目標開度マップ値ＴＨＭＡＰに徐々に近づいていくように設定される。

ステップＳ３９では、大気圧ＰＡに応じて図５（ｅ）に示すＫＰＡＴＨテーブルを検索し、ＴＨ大気圧補正係数ＫＰＡＴＨを算出する。ＫＰＡＴＨテーブルは、大気圧ＰＡが低下するほど、ＴＨ大気圧補正係数ＫＰＡＴＨが増加するように設定されている。続くステップＳ４０では、吸気温度ＴＡに応じて図５（ｆ）に示すＫＴＡＴＨテーブルを検索し、ＴＨ吸気温度補正係数ＫＴＡＴＨを算出する。ＫＴＡＴＨテーブルは、吸気温度ＴＡが上昇するほど、ＴＨ吸気温度補正係数ＫＴＡＴＨが増加するように設定されている。

ステップＳ４１では、下記式（５）の右辺にステップＳ３７またはＳ３８で算出された目標開度ＴＨＣＭＤ、並びにＴＨ大気圧補正係数ＫＰＡＴＨ及びＴＨ吸気温度補正係数ＫＴＡＴＨを適用し、目標開度ＴＨＣＭＤを補正する。
ＴＨＣＭＤ＝ＴＨＣＭＤ×ＫＰＡＴＨ×ＫＴＡＴＨ （５）

スロットル弁１３の開度ＴＨは、目標開度ＴＨＣＭＤと一致するように制御される。したがって、空燃比リッチ化を行うときは、スロットル弁開度ＴＨは、大気圧ＰＡが低下するほど、また吸気温度ＴＡが上昇するほど、増加するように補正される。これにより、大気圧ＰＡの低下または吸気温度ＴＡの上昇による実質的な吸入空気量の減少を防止することができる。

ステップＳ５１では、リッチ化フラグＦＲＳＰが「１」であるか否かを判別する。ＦＲＳＰ＝０であるときは、エンジン運転状態、具体的にはアクセルペダル操作量ＡＰ及びエンジン回転数ＮＥに応じて、第１目標ＳＣＶ開度マップ値ＳＣＶＭＡＰ１を算出し（ステップＳ５２）、目標ＳＣＶ開度ＳＣＶＣＭＤを、第１目標ＳＣＶ開度マップ値ＳＣＶＭＡＰ１に設定する（ステップＳ５３）。これにより、目標ＳＣＶ開度ＳＣＶＣＭＤは、通常運転に適した値に設定される。

ステップＳ５１で、ＦＲＳＰ＝１であるときは、エンジン運転状態、具体的にはアクセルペダル操作量ＡＰ及びエンジン回転数ＮＥに応じて、第２目標ＳＣＶ開度マップ値ＳＣＶＭＡＰ２を算出し（ステップＳ５４）、目標ＳＣＶ開度ＳＣＶＣＭＤを、第２目標ＳＣＶ開度マップ値ＳＣＶＭＡＰ２に設定する（ステップＳ５５）。第２目標ＳＣＶ開度マップ値ＳＣＶＭＡＰ２は、同一のエンジン運転状態においては、第１目標ＳＣＶ開度マップ値ＳＣＶＭＡＰ１より小さな値に設定される。これにより、目標ＳＣＶ開度ＳＣＶＣＭＤは、空燃比リッチ化運転に適した値に設定される。
ＳＣＶ１５の開度は、この目標ＳＣＶ開度ＳＣＶＣＭＤと一致するように制御される。

図６は、燃料供給制御処理のフローチャートである。この処理は、ＴＤＣパルスの発生に同期してＥＣＵ５のＣＰＵで実行される。
ステップＳ６１では、リッチ化フラグＦＲＳＰが「１」であるか否かを判別する。ＦＲＳＰ＝０であるときは、エンジン運転状態、具体的にはアクセルペダル操作量ＡＰ及びエンジン回転数ＮＥに応じて、通常制御用の燃料制御パラメータを算出する（ステップＳ６３）。燃料制御パラメータには、１ＴＤＣ期間（ＴＤＣパルスの発生間隔）内の燃料噴射回数ＮＩＮＪ１、燃料噴射時期ＴＩＮＪ１、及び燃料噴射量ＱＩＮＪ１が含まれる。

ステップＳ６１でＦＲＳＰ＝１であるときは，吸入空気量ＧＡＩＲが目標吸入空気量ＧＡＣＭＤに収束したか否かを判別を判別する（ステップＳ６２）。その答が否定（ＮＯ）であるときは、前記ステップＳ６３に進み、肯定（ＹＥＳ）となると、ステップＳ６４に進んで、エンジン運転状態、具体的にはアクセルペダル操作量ＡＰ及びエンジン回転数ＮＥに応じて、空燃比リッチ化運転用の燃料制御パラメータ、すなわち燃料噴射回数ＮＩＮＪ２，燃料噴射時期ＴＩＮＪ２、及び燃料噴射量ＱＩＮＪ２を算出する。燃料噴射量ＱＩＮＪ２は、同一のエンジン運転状態においては、通常制御用の燃料噴射量ＱＩＮＪ１より大きな値に設定される。

ステップＳ６５では、ＬＡＦセンサ２３により検出される空燃比ＡＦＡＣＴが、目標空燃比ＡＦＣＭＤと一致するように、燃料噴射量ＱＩＮＪ２を補正する空燃比フィードバック制御を行う。
このようにして算出される燃料制御パラメータに基づいて、燃料噴射弁１２の駆動制御が行われる。

以上詳述したように本実施形態では、ＮＯｘ浄化装置１６に吸着されたＮＯｘを還元するための空燃比リッチ化を行うときは、スロットル弁開度ＴＨ、ＥＧＲ弁６の弁開度ＬＡＣＴ、及びタービン１０のベーン開度ＶＯが、吸入空気量ＧＡＩＲを減少させるように制御され、さらにその吸入空気量ＧＡＩＲの減少制御を、大気圧ＰＡ及び吸気温度ＴＡに応じて行うようにしたので、大気圧ＰＡ及び／または吸気温度ＴＡに拘わらず、吸入空気量を適切に制御し、出力トルクの減少及びＮＯｘ発生量の増加を防止することができる。大気圧ＰＡの低下及び／または吸気温度ＴＡの上昇により、空気密度が低下し、吸入空気量ＧＡＩＲが減少するので、スロットル弁開度ＴＨ、ＥＧＲ弁６の弁開度ＬＡＣＴ、及びタービン１０のベーン開度ＶＯを、吸入空気量ＧＡＩＲを増加させる方向に補正することにより、空燃比のリッチ化に見合った適切な吸入空気量の減少制御を行うことができる。その結果、出力トルクの減少（トルク変動の増加）及びＮＯｘ発生量の増加を防止することができる。

本実施形態では、スロットル弁１３及びアクチュエータ１４、ＥＧＲ弁６、並びにタービン１０に可変ベーンが、吸入空気量制御手段に相当し、ＮＯｘ浄化装置１６が排気浄化手段に相当し、大気圧センサ２７が大気圧検出手段に相当する。ＥＣＵ２０及び燃料噴射弁１２が還元剤供給手段を構成し、ＥＣＵ２０が吸入空気量減少手段を構成する。具体的には、図６のステップＳ６４及びＳ６５が還元剤供給手段に相当し、図２及び図３のステップＳ１２，Ｓ１５〜Ｓ１８，Ｓ２１，Ｓ２４〜Ｓ２７，Ｓ３１，Ｓ３３〜Ｓ４１が、吸入空気量減少手段に相当する。

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、燃料噴射弁１２により、１燃焼サイクル当たり１気筒に１回の主噴射を行う場合において、その主噴射の燃料噴射量ＴＯＵＴを増量して、還元剤を供給する還元剤供給手段を構成したが、主噴射に加えてポスト噴射（主噴射の後に実行される補助的な燃料噴射）を実行して、排気系に還元剤を供給するようにしてもよい。また、排気管４内に燃料、水素、アンモニアといった還元剤を直接供給する機構を、還元剤供給手段として設けるようにてもよい。

また上述した実施形態では、スロットル弁１３、ＥＧＲ弁６、及びタービン１０の可変ベーンにより吸入空気量制御手段を構成したが、これらのいずれか１つまたは２つによって、吸入空気量制御手段を構成するようにしてもよい。

また上述した実施形態では、ＮＯｘ浄化装置１６に吸着されたＮＯｘを還元するために空燃比リッチ化運転を行う場合に本発明を適用する例を示したが、例えばＮＯｘ浄化装置１６がいわゆる硫黄被毒した場合において、ＳＯｘを除去するために、空燃比リッチ化運転を行うときに、本発明を適用してもよい。
また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの制御にも適用が可能である。

本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。 図１に示す内燃機関の吸気量制御を行う処理のフローチャートである。 図１に示す内燃機関の吸気量制御を行う処理のフローチャートである。 図２の処理で使用されるテーブルを示す図である。 図２及び図３の処理で使用されるテーブルを示す図である。 図１に示す内燃機関の燃料供給制御を行う処理のフローチャートである。 従来技術の問題点を説明するためのタイムチャートである。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 吸気管
４ 排気管
５ 排気還流通路
６ 排気還流制御弁（吸入空気量制御手段）
８ 過給機（吸入空気量制御手段）
１２ 燃料噴射弁（還元剤供給手段）
１３ スロットル弁（吸入空気量制御手段）
１６ ＮＯｘ浄化装置（排気浄化手段）
２０ 電子制御ユニット（還元剤供給手段、吸入空気量減少手段）

Claims (1)

1. 内燃機関の吸気系に設けられ、前記機関に吸入される空気の量を制御する吸入空気量制御手段と、前記機関の排気系に設けられた排気浄化手段と、前記排気系に還元剤を供給する還元剤供給手段とを備えた内燃機関の制御装置において、
   大気圧を検出する大気圧検出手段と、
   前記還元剤供給手段により還元剤が供給されるときに、前記機関に吸入される空気量を、検出された大気圧に応じて前記吸入空気量制御手段により減少させる吸入空気量減少手段とを備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。

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